Les dommages au tronc cérébral – le « centre de contrôle » du cerveau – sont à l’origine des effets physiques et psychiatriques durables d’une infection grave au Covid-19, suggère une étude.
Grâce à des scanners à ultra haute résolution capables d’observer le cerveau vivant en détail, des chercheurs des universités de Cambridge et d’Oxford ont pu observer les effets néfastes que le Covid-19 peut avoir sur le cerveau.
L’équipe d’étude a scanné le cerveau de 30 personnes qui avaient été admises à l’hôpital avec une forme grave de Covid-19 au début de la pandémie, avant que les vaccins ne soient disponibles. Les chercheurs ont découvert que l’infection au Covid-19 endommage la région du tronc cérébral associée à l’essoufflement, à la fatigue et à l’anxiété.
Les puissants scanners IRM utilisés pour l’étude, connus sous le nom de scanners 7 Tesla ou 7T, peuvent mesurer l’inflammation dans le cerveau. Leurs résultats, publiés dans la revue Cerveauaidera les scientifiques et les cliniciens à comprendre les effets à long terme du Covid-19 sur le cerveau et le reste du corps. Bien que l’étude ait été lancée avant que les effets à long terme du Covid ne soient reconnus, elle aidera à mieux comprendre cette maladie.
Le tronc cérébral, qui relie le cerveau à la moelle épinière, est le centre de contrôle de nombreuses fonctions vitales et réflexes fondamentaux. Des amas de cellules nerveuses dans le tronc cérébral, appelés noyaux, sont responsables de la régulation et du traitement des fonctions corporelles essentielles telles que la respiration, la fréquence cardiaque, la douleur et la tension artérielle.
Les événements qui se produisent dans et autour du tronc cérébral sont essentiels à la qualité de vie, mais il était impossible de scanner l'inflammation des noyaux du tronc cérébral chez les personnes vivantes, en raison de leur petite taille et de leur position difficile. Habituellement, les scientifiques n’obtiennent un bon aperçu du tronc cérébral que lors des examens post-mortem. »
Dr Catarina Rua, Département de neurosciences cliniques, Université de Cambridge
« Le tronc cérébral est la boîte de jonction essentielle entre notre conscience et ce qui se passe dans notre corps », a déclaré le professeur James Rowe, également du Département de neurosciences cliniques, qui a codirigé la recherche. « La capacité de voir et de comprendre comment le tronc cérébral change en réponse au Covid-19 aidera à expliquer et à traiter plus efficacement les effets à long terme. »
Au début de la pandémie de Covid-19, avant que des vaccins efficaces ne soient disponibles, des études post mortem sur des patients décédés des suites d’infections graves au Covid-19 ont montré des modifications dans leur tronc cérébral, notamment une inflammation. On pensait que bon nombre de ces changements résultaient d’une réponse immunitaire post-infection, plutôt que d’une invasion directe du cerveau par le virus.
« Les personnes qui étaient très malades au début de la pandémie ont présenté des modifications cérébrales durables, probablement causées par une réponse immunitaire au virus. Mais mesurer cette réponse immunitaire est difficile chez les personnes vivantes », a déclaré Rowe. « Les scanners IRM normaux de type hospitalier ne peuvent pas voir l'intérieur du cerveau avec le type de détails chimiques et physiques dont nous avons besoin. »
« Mais avec les scanners 7T, nous pouvons désormais mesurer ces détails. Les cellules immunitaires actives interfèrent avec le champ magnétique ultra-élevé, de sorte que nous sommes en mesure de détecter leur comportement », a déclaré Rua. « Cambridge était spécial car nous avons pu scanner même les patients les plus malades et les plus contagieux, au début de la pandémie. »
De nombreux patients admis à l’hôpital au début de la pandémie ont signalé la fatigue, l’essoufflement et les douleurs thoraciques comme symptômes troublants à long terme. Les chercheurs ont émis l’hypothèse que ces symptômes étaient en partie le résultat de dommages aux noyaux clés du tronc cérébral, dommages qui persistent longtemps après la fin de l’infection au Covid-19.
Les chercheurs ont constaté que plusieurs régions du tronc cérébral, en particulier le bulbe rachidien, le pont et le mésencéphale, présentaient des anomalies compatibles avec une réponse neuroinflammatoire. Les anomalies sont apparues plusieurs semaines après l’admission à l’hôpital et dans les régions du cerveau responsables du contrôle de la respiration.
« Le fait que nous observions des anomalies dans les parties du cerveau associées à la respiration suggère fortement que les symptômes de longue durée sont un effet de l'inflammation du tronc cérébral suite à l'infection par Covid-19 », a déclaré Rua. « Ces effets s'ajoutent aux effets de l'âge et du sexe, et sont plus prononcés chez ceux qui ont eu un Covid-19 grave. »
Outre les effets physiques du Covid-19, les scanners 7T ont mis en évidence certains effets psychiatriques de la maladie. Le tronc cérébral surveille l’essoufflement, ainsi que la fatigue et l’anxiété. « La santé mentale est intimement liée à la santé cérébrale, et les patients présentant la réponse immunitaire la plus marquée présentaient également des niveaux plus élevés de dépression et d'anxiété », a déclaré Rowe. « Les changements dans le tronc cérébral provoqués par l'infection au Covid-19 pourraient également entraîner de mauvais résultats en matière de santé mentale, en raison du lien étroit entre la santé physique et mentale. »
Les chercheurs affirment que les résultats pourraient aider à comprendre d’autres affections associées à l’inflammation du tronc cérébral, comme la SEP et la démence. Les scanners 7T pourraient également être utilisés pour surveiller l’efficacité de différents traitements contre les maladies cérébrales.
« Il s'agissait d'une collaboration incroyable, juste au plus fort de la pandémie, lorsque les tests étaient très difficiles, et j'ai été étonné de voir à quel point les scanners 7T fonctionnaient bien », a déclaré Rua. « J'ai été vraiment impressionné par la façon dont, dans le feu de l'action, la collaboration entre de nombreux chercheurs différents s'est déroulée de manière si efficace. »
La recherche a été financée en partie par le NIHR Cambridge Biomedical Research Centre, le NIHR Oxford Biomedical Research Centre et le Fonds de réponse rapide de la Division des sciences médicales COVID de l'Université d'Oxford.
